地鐵工程拉桿式組合模板設(shè)計(jì)的施工技術(shù)

PAGEPAGEPAGE9拉桿式組合模板設(shè)計(jì)在盾構(gòu)始發(fā)井砼結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用【內(nèi)容提要】某盾構(gòu)始發(fā)井因施工工期緊迫，豎井開挖結(jié)束后混凝土結(jié)構(gòu)施工與后配套暗挖區(qū)間施工需同步進(jìn)行。本文重點(diǎn)介紹為了滿足暗挖施工作業(yè)空間，達(dá)到豎井結(jié)構(gòu)施工與區(qū)間隧道暗挖施工平行作業(yè)目的，豎井混凝土結(jié)構(gòu)施工時采用的拉桿式組合模板設(shè)計(jì)、驗(yàn)算及施工?！娟P(guān)鍵詞】盾構(gòu)始發(fā)井同步施工拉桿式組合模板暗梁中板1、引言城市地鐵修建經(jīng)常遇到場地狹小、工期緊迫、各作業(yè)面施工相互干擾等諸多不利因素，本文介紹的盾構(gòu)始發(fā)井位于一居民小區(qū)內(nèi)，始發(fā)井建成后兼作4層區(qū)間風(fēng)機(jī)房，砼結(jié)構(gòu)施工復(fù)雜。始發(fā)井?dāng)M采用兩臺盾構(gòu)機(jī)同方向掘進(jìn)施工，盾構(gòu)機(jī)采用整體始發(fā)方案，始發(fā)前需完成始發(fā)井砼結(jié)構(gòu)及后配套70m暗挖施工。傳統(tǒng)始發(fā)井砼結(jié)構(gòu)施工多采用組合鋼模板+滿堂支架法形式，但滿堂支架結(jié)構(gòu)無法滿足豎井砼結(jié)構(gòu)與通過豎井施工的暗挖區(qū)間同步施工要求，為此豎井砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了拉桿式組合模板形式。2、工程概況區(qū)間風(fēng)井主體結(jié)構(gòu)施工階段作為盾構(gòu)始發(fā)井使用。且聯(lián)絡(luò)通道、區(qū)間泵房、區(qū)間人防段均設(shè)置于此處。始發(fā)井為地下四層矩形封閉框架結(jié)構(gòu)，地下一層為變壓器及開關(guān)柜室，地下二層、三層為區(qū)間風(fēng)機(jī)房，地下四層為軌行區(qū)，包含區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道、區(qū)間排水泵房與人防段。始發(fā)井內(nèi)輪廓尺寸長21.3m，寬23.45m，基坑深27.51m。盾構(gòu)始發(fā)井主體結(jié)構(gòu)施工采用明挖法，圍護(hù)結(jié)構(gòu)為φ1200mm的鉆孔灌注樁，基坑采用內(nèi)支撐體系始發(fā)井采用鋼筋混凝土箱式結(jié)構(gòu)。本工程底板、中板、頂板、砼梁板、內(nèi)襯墻等結(jié)構(gòu)部位采用C30防水砼，抗?jié)B標(biāo)號為P10，底板下設(shè)墊層，墊層采用C20砼。各結(jié)構(gòu)部位具體尺寸詳見表1。表1：主體結(jié)構(gòu)概況一覽表項(xiàng)目材料及尺寸底板C30鋼筋混凝凝土，P110，厚900mm側(cè)墻C30鋼筋混凝凝土，P110，墻厚900mmm中板C30鋼筋混凝凝土，P110，墻厚400mmm頂板C30鋼筋混凝凝土，P110，厚900mm始發(fā)井結(jié)構(gòu)平面圖及剖面圖見圖1。圖1始發(fā)井結(jié)構(gòu)示意圖3、施工順序主體結(jié)構(gòu)施工順序由下至上進(jìn)行。當(dāng)基坑的土方開挖至基底后，首先進(jìn)行混凝土墊層施工，接著進(jìn)行底板防水層及側(cè)墻找平層、保護(hù)層、防水層施工和底板鋼筋等一系列工序的施工。主體結(jié)構(gòu)各施工段在豎向上劃分為第一步澆筑（包括底板、側(cè)墻0.5m）→第二步澆筑（第三層底板下3m）→第三步澆筑（第三層中板下2.05m）→第四步澆筑（第三層下0.5m、第三道暗梁、第三層中板上1.5m）→第五步澆筑（第三層中板上2.38m）→第六步澆筑（第二層下0.5m、第二道暗梁、第二層中板上1.5m）→第七步澆筑（第二層中板上2.88m）→第八步澆筑（第一層中板下0.8m、第一層中板上1.5m）→第九步澆筑（第一層中板上2.9m）→第十步澆筑。4、主要模板支撐材料及形式盾構(gòu)始發(fā)井施工階段首先要澆注二次襯砌、加固環(huán)梁、臨時墩柱、臨時梁、中板等結(jié)構(gòu)。澆注模板采用組合鋼模板，組合鋼模板的配模主要采用1.5m*0.6m大塊模板配合1.5m*0.3m以及拐角處的異型模板，鋼模板采用豎向支立（長邊豎直組拼）每次澆注高度為3m。模板支撐方法采用主要材料為I28B工字鋼、[14槽鋼、<50角鋼、5cm*5cm木方、10cm*10cm木方，φ25預(yù)埋鋼筋拉桿。5、關(guān)鍵部位模板支撐方案5.1底梁底板以及底板的倒角位置和側(cè)墻0.5m第一步，澆注倒角時，在倒角上預(yù)埋固定工字鋼所用的φ25預(yù)埋鋼筋，同時將倒角用混凝土找平，為第二次澆筑時支立I28B工字鋼做準(zhǔn)備。5.2側(cè)墻澆筑（距上層中板下0.5m）第二步，澆注襯砌第二層混凝土（3m）。首先支立工字鋼，工字鋼整根支立，縱向間距為1根/m，工字鋼與底板預(yù)埋鋼筋焊接牢固，如圖所示在超過待澆筑的3m混凝土位置，將圍護(hù)樁混凝土用風(fēng)動鑿巖機(jī)鑿開，露出樁基鋼筋，將對拉螺栓預(yù)埋到圍護(hù)樁內(nèi)，后與工字鋼背后的槽鋼用M20螺母固定牢固，拉緊工字鋼，具體見圖二，支立模板，本次完成3m澆筑，需要2層模板，模板背后采用2根［8槽鋼背靠背焊接作為背肋間距0.75m，背肋與組合鋼模板位置通過點(diǎn)焊方式連接，搭設(shè)腳手架作業(yè)平臺，采用φ42腳手架，腳手架橫向間距0.6m，縱向間距0.6m，步距0.6m。第三步澆筑襯砌1.05m，在第一層側(cè)墻與第一層環(huán)梁處預(yù)留0.5m，再第四步中板澆筑。圖2側(cè)墻澆筑結(jié)構(gòu)示意圖5.3暗梁澆筑（中板上1.5m）首先拆除前三步混凝土支撐的工字鋼和模板后，搭設(shè)支撐環(huán)梁用的腳手架，同時腳手架搭設(shè)平臺繼續(xù)向第一層環(huán)梁搭設(shè)，模板倒用至第四步混凝土澆注，第四步澆注第一層環(huán)梁下剩余0.5m側(cè)墻、第一層環(huán)梁和第一層環(huán)梁以上的1.5m混凝土澆注，環(huán)梁處的模板采用竹膠板后背6cm*6cm木方，縱向背10cm*10cm木方，木方與工字鋼間采用10cm*10cm木楔子與工字鋼受力，第一層環(huán)梁上的3m混凝土采用桁架與工字鋼相連，工字鋼背后使用兩根［14槽鋼背靠背焊接并且穿螺栓與圍護(hù)樁內(nèi)鋼筋焊接，拉緊工字鋼，具體見圖七桁架大樣圖和圖八槽鋼焊接大樣圖。如圖七所示，在桁架和環(huán)梁交界處，用兩根30工字鋼作為環(huán)梁的支撐，工字鋼間距0.75m，環(huán)梁的支撐方法采用腳手架，橫向間距0.3m，縱向間距0.9m，步距0.6m，具體見圖3。圖3環(huán)梁支撐方法5.4中板及中板梁澆筑豎井襯砌的中板澆筑采用滿堂支架，由于豎井襯砌與暗挖段同時進(jìn)行，故在暗挖洞口處預(yù)留高度為5m，寬度為6.3m的門洞，以便用于暗挖段的出渣。6、受力驗(yàn)算6.1荷載計(jì)算混凝土側(cè)壓力按3m灌注高度考慮：P=2500kg/m3×3m=7500kg/m2；施工荷載：100kg/m2；傾倒砼荷載200kg/m2；振動荷載：400kg/m2；最不利荷載組合：7500+100+400=8000kg/m2；安全系數(shù)按1.2考慮：8000kg/m2×1.2=9600kg/m2=0.96kg/cm26.2橫帶計(jì)算考慮組合鋼模橫帶間距75cm，工字鋼豎肋間距1m，荷載q=0.96kg/cm2×75cm=72kg/cm。6.3橫帶檢算支點(diǎn)反力R=3600kg，彎矩M=7.2*104kg.cm，選取截面抵抗矩W=41.1cm3，撓度要求f=L/500=0.2cm，反算慣性矩I=114.3cm4依據(jù)上面計(jì)算結(jié)果，選用2根【8槽鋼背對背焊接作為橫帶使用：2【8槽鋼截面特性：2A=2×10.24=20.48cm2，2W=2×25.3=50.6cm3＞41.1cm3，2I=2×101.3=202.6cm4＞114.3cm4，滿足使用要求。6.4豎帶計(jì)算考慮豎帶上下兩排拉桿間距3m,荷載承受4個橫帶傳遞的4個支點(diǎn)反力，每支點(diǎn)反力R=3600kg，P=2×3600kg=7200kg。檢算豎帶：支點(diǎn)反力R=14400kg，彎矩M=108*104kg.cm，選取截面抵抗矩W=617.1cm3，撓度要求f=L/400=0.75cm，反算慣性矩I=6589.2cm4。a依據(jù)上面計(jì)算結(jié)果，選用兩根工22a工字鋼作為豎帶使用，工22a截面特性2A=84.0cm2，2W=618.0cm3＞617.1cm3，2I=6800.0cm3＞6589.2cm4，滿足使用要求。b依據(jù)上面計(jì)算結(jié)果，選用單根工28b工字鋼作為豎帶使用：工28b截面特：A=61.1cm2，W=534.0cm3＜617.1cm3(應(yīng)力按1750kg/m2考慮，偏于保守)，I=7480.0cm3＞6589.2cm4，滿足使用要求。6.5、拉桿計(jì)算支點(diǎn)反力96kg/cm×300cm/2=14400kg，考慮每根豎帶左右兩根拉桿，每根拉桿拉力N=14400kg/2=7200kg，面積A=3.0cm2（應(yīng)力按2400kg/m2考慮），直徑d=1.95cm=19.5mm，選用直徑20圓鋼筋加工。6.6、上下拉桿槽鋼考慮圍護(hù)樁間距的影響，兩根拉桿可能在同一位置或較近，計(jì)算拉桿槽鋼橫帶抗剪按承受兩根拉桿拉力同時作用在一個位置。剪力7200kg×2=14400kg，剪應(yīng)力1750kg/m2×0.6=1050kg/m2，槽鋼面積A=13.7m2，選用2根【14槽鋼，2【14面積A=2×18.51m2=37.02m2＞13.7m2，滿足使用要求。7、結(jié)論a采用拉桿式組合鋼模板結(jié)構(gòu)順利完成了盾構(gòu)始發(fā)井結(jié)構(gòu)施工同時，暗挖隧道左先完成59m，右線完成72m，達(dá)到盾構(gòu)始發(fā)條件，實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。b拉桿式組合鋼